【污师说】工业废水生化处理工艺

曝气系统的用电成本在好氧生化处理中占有极高的比例，为提高氧的利用率和提高生化效果，开发出了多种曝气方式，分为：普通曝气、阶段曝气、渐减曝气法、纯氧曝气、低压曝气、深层曝气、加压曝气、射流曝气等。

粉末炭-活性污泥工艺：是对活性污泥工艺的改进，向活性污泥的曝气池中投加一些具有吸附性能的活性材料可以提高污泥浓度，显著改善污泥的沉降性能，常用载体是活性炭和滑石，由于活性炭价格较高，可利用废弃活性炭代替，实现废弃活性炭的综合利用。

氧化沟(Oxidation  Ditch)：又称连续循环曝气池，是一种首尾相接的循环流，是活性污泥法的一种变形，通常采用延迟曝气。氧化沟可以分连续工作方式、交替工作方式和半交替工作方式，以连续工作方式为主。氧化沟也可以设置缺氧段、厌氧段和好氧段。有多种类型的氧化沟工艺在运行中，主要应用在城市污水处理。

SBR： 是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sluge  Process)的简称，是一种按间歇曝气方式运行的的活性污泥工艺，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉功能于一体，曝气和排泥在同一池内完成，每一个周期的进水、反应、沉淀、滗水和闲置五道工序都在同一池内周而复始地进行。省去了二沉池和污泥回流系统，设施简单，抗冲击能力强。SBR工艺有多种改进型，分为：

ICEAS工艺：即间歇循环延时曝气活性污泥法，采用连续进水，间歇曝气、沉淀、排水、排泥;

DAT-IAT：即连续曝气和间歇曝气相结合的工艺，前边DAT连续曝气，后边IAT间歇曝气、沉淀、排水、排泥;

CAST：即循环式活性污泥法，CAST池通过隔墙将反应池分为功能不同的的几个区域，因在各分格溶解氧、污泥浓度和有机负荷不同，各池中占优化的生物相亦不同。同时，在传统SBR池前或池中设选择器及厌氧区，相当于厌氧、缺氧、耗氧阶段串联起来，提高了除磷、脱氮效果。具备A/O法工艺的全部优点;

UNITANK：一体化活性污泥法，UNITANK工艺设有相互连通的三个水池，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，他们交替作为曝气池和沉淀池。污水交替进入三个池中，三个池交替在好氧、缺氧及厌氧状态，完成有机物的脱氮除磷。

(二)生物膜法：

膜生物反应器(MBR)：整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一个水平上。膜生物反应器内球状菌和丝状菌均能存活并以丝状菌为主，种类复杂。该工艺的优点：运行稳定，处理效果可靠。体积负荷高，处理时间短。动力消耗较低，处理系统操作简单，维护管理方便，污泥产量低。生物膜法包括生物接触氧化法、生物滤池、生物转盘、生物活性炭、生物流化床等。

生物接触氧化法：是膜生物反应器的基本形式，池内设置填料，将充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，同时污水中也有一定数量的活性污泥，污水与生物膜及活性污泥相接触，在微生物的作用下，污水得到净化。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法两者之间的、具有活性污泥与生物膜双重效能的生物处理法。

高曝气生物滤池(BAF)：BAF (Biological Aerated  Filter)采用新型轻质悬浮填料-(主要成分是聚苯乙烯，比重小于1g/cm3)，污水通过滤料层，水体含有的污染物被滤料层截留，并被滤料上附着的生物降解转化，同时，溶解状态的有机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在过滤层中，而只让净化的水通过，这样可在一个密闭反应器中达到完全的生物处理而不需在下游设置二沉池进行污泥沉降。滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为2.5～3.5m，为防止滤料流失，滤床上方设置装有滤头的混凝土挡板，滤头可从板面拆下，不用排空滤床，方便维修。挡板上部空间用作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定。该区内设有回流泵用于将滤池出水回流到滤池底部实现反硝化，在不需要反硝化的工艺中没有该回流系统。填料层底部与滤池底部的空间留作反冲洗再生时填料膨胀之用。滤池供气系统分两套管路，置于填料层内的工艺空气管用于工艺曝气(主要由曝气风机提供增氧曝气)，并将填料层分为上下两个区：上部为好氧区，下部为缺氧区。根据不同的原水水质、处理目的和要求，填料层的高度不同，好氧区、厌氧区所占比例也相应变化;滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。

高负荷生物滤池/固体接触(TF/SC)工艺：由初沉池、生物滤池、固体接触池、絮凝沉淀池组成，将絮凝沉淀池的活性污泥回流到固体接触池。主要的生化处理在固体接触池完成，具有活性污泥法和生物膜法的叠加效果。

流化床生物膜反应器(MBBR)：是基于悬浮填料的生物流化床技术，在同一个生物处理单元将生物膜法与活性污泥法有机结合，提升生化池的处理能力和处理效果，并增强抗冲击能力。MBBR的核心是流化态的悬浮载体，材料为改性高密度聚乙烯。

(三)厌氧生化处理

厌氧微生物分为发酵细菌(产酸菌)和产甲烷菌两大类。前者属于兼性厌氧菌，后者属于专性厌氧菌。废水中的有机物在这些微生物联合作用下，通过酸性发酵阶段和产甲烷阶段，最终被转化称CH4、CO2、H2S等。厌氧生化处理包括上流式厌氧污泥床、上流式厌氧滤池、厌氧接触法、厌氧流化床、两相厌氧消化及各种改进型。

升流式厌氧污泥床：UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed)  进水在底部均匀分布，底部区域是厌氧颗粒污泥床和污泥悬浮区，反应产生的气体及进水向上流动起到的搅动作用，上部是三相分离器，气体被分离进入集气室，然后气液在沉淀区进行固液分离，液体从出水口排出，固体微生物靠重力返回到反应区。

厌氧内循环：IC(Inside  Cycling)已经发展成为厌氧处理的主流技术之一。IC厌氧反应器其内部由四部分组成，分别为锥形污泥膨胀区、主反应区、次反应区和沉淀区，相似由2层UASB反应器串联而成。其由上下两个反应室组成，两个室通过内循环装置组合在一起。进入IC厌氧反应器的有机物大部分在下反应室被消化，所产生的沼气被下层集气罩阻隔收集进入提升管，由于提升管内外液体存在密度差，促使发酵液不断被提升至气液分离器，分离沼气后又回流到下反应室，形成了发酵液的连续循环。介于内循环发生在下反应室，故下反应室有较高的水力负荷，高水力负荷和高产气负荷使污泥与有机物充分混合，使污泥处于充分的膨胀状态，传质速率高，大大提高了厌氧消化速率和有机负荷。上反应室是反应器的低负荷区，它只是消化下反应室少量来不及消化的有机物，沼气产量少，产气负荷低，内循环不进入上反应室，上反应室较低的产气负荷和较低的水力负荷有利于污泥的沉降和滞留，从而能维持反应器内较高的污泥浓度。

由于厌氧消化速率取决于污泥浓度和传质速率，影响传质的因素是产气负荷和水力负荷，它们一方面是强化传质的重要因素，又是造成污泥流失的根本原因，而IC厌氧反应器由于有了内循环装置，改变了产气负荷与水力负荷的作用方向，在高负荷下能避免污泥的流失，在一定程度上实现了“高负荷与污泥流失相分离”，从而使IC厌氧反应器具有比UASB、EGSB更高的有机负荷。与UASB反应器相比，在获得相同处理速率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率。

污泥膨胀床反应器(EGSB)：EGSB(Expanded Granular Sludge  Bed)反应器即膨胀颗粒污泥床反应器，是在IC反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器，它通过出水回流再循环，大大提高了污水的上升流速，反应器中颗粒污泥始终处于膨胀状态，加强污水与微生物之间的接触和传质，获得较高的去除效率，反应器的高度高达16～20m。从外观上看，EGSB反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成，每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离器。如同两个IC反应器的上下重叠串联。但由于采用了较高的上流速度，对颗粒污泥的形成和污水的前期预处理要求很高，需投加颗粒污泥进行培养驯化。

厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺：厌氧氨氧化工艺是专门去除氨氮的工艺。在厌氧条件下，以氨为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化生成氮气。该工艺容积负荷不高，尚未普遍推广。

由UASB改进后其他的厌氧工艺还有：厌氧折板反应器(Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR)、厌氧序列反应器(Anaerobic  Sequencing Batch Reactor，简称ASBR)、厌氧膜生物系统(Anaerobic Membrane  Biosystem，简称AMBR)。

(四)生化处理组合工艺

通常好氧生化处理进水COD浓度通常不能超过5000ppm，并且对于难降解有机物的处理效果较差;厌氧生化处理的出水水质较差，通常将厌氧生化与好氧生化进行组合，形成多种处理工艺。

延伸阅读：

工业废水篇：印染废水处理中的预处理